Nature：发现导致130多种大脑疾病的蛋白质组
2010-12-28 11:17:07   来源：丁香园   作者：  评论：0 点击：

 《每日科学》2010年12月20日报道——科学家成功分离出了一组可阐释超过130种大脑疾病相关机制的蛋白；这些大脑疾病包括阿尔茨 海默病、帕金森病、癫痫、多种形式的自闭症与学习障碍。该研究小组显示，该蛋白体系在进化期间变化极少，提示由这些蛋白控制的行为以及与之相关的疾病在上千万年的时间内几乎固步自封。这一发现为解决这些疾病辅平了数条新的道路。
 

大脑概图。科学家研究了大脑样本，分离出了一组可解释超过130种大脑疾病的蛋白。（照片来源：iStockphoto/David Marchal)

本研究12月19日发表于《Nature Neuroscience,》（《自然?神经科学》），研究者从大脑样本中分离出了一组可解释超过130种大脑疾病的蛋白质。该论文也显示了疾病与人类大脑进化之间的微妙关系。

根据世卫组织，大脑疾病是发达国家人口残疾的主要原因；在经济上，仅美国就为此付出了3000亿美元的代价。

大脑是人体最复杂的器官，其中有数十亿突触将数百万个神经细胞连接成一个整体；每个突触就是一组蛋白；这组蛋白好象发动机的部件一样，联结起来成为一个叫做“突触后密度”（postsynaptic density，即PSD）的分子机器。虽然动物突触的研究已经指出PSD在人类疾病与行为中可能扮演重要角色，但有关人类方面的相关信息医学界了解却少得令人惊讶。

由威尔康信托桑奇研究所以及爱丁堡大学Seth Grant教授率领的研究小组从接受大脑手术的病人的突触中提取了PSD；利用蛋白质组学的方法，他们发现其分子组成。本研究在人类突触中共发现了1461种蛋白，每一种蛋白由一个不同的基因负责编码。从而在医学史上首次使系统确认影响人类突触的疾病成为可能、并为研究大脑及其行为的进化提供了一条新的路子。

Grant教授说：“我们发现超过130种的大脑疾病与PSD有关，这比原来预测的要多得多。这些疾病包括常见的退行性疾病，比如说阿尔茨海默病、帕金森病与其它神经退行性疾病以及癫痫、包括多种形式的自闭症与学习障碍在内的儿童发育疾病。我们的发现显示了：人类PSD在影响千万人口的一个很大范围内的疾病中扮演了中心角色。”

贝勒医学院的神经病学、神经科学与人类遗传学教授Jeffrey L Noebels说： “与此前的‘把有前科的嫌疑犯全兜在一块（排查）’不同，我们现在有着列出了一千个可疑对象的综合性分子演出剧目表。行列中的每七个蛋白中就有一个与已知的临床疾病有关，并且其中有一半是惯犯。现在开发这些突触后蛋白组给了研究者一个战略切入点，其他人则可以坐在前排位置，见证神经科学展开人类大脑疾病的内在奥秘。”

本发现为解决这些疾病辅平了数条新的道路。Grant教授说：“因为许多疾病与该组蛋白有关，我们有可能开发出新的疗法，用于治疗多种疾病。”为了有助于达到这一目标，该研究小组已经建立了第一个分子网络，这个网络是人类突触的分子机构路标，显示了许多蛋白与疾病彼此关联的具体方式。他说：“我们也能够（借此）看清开发新的遗传诊断测试的（具体）方法以及帮助医生划分、归纳大脑疾病的（具体）方法。”

为加速发现以及加速相关数据的应用，该研究小组的科学家在其网站（G2Cdb）公共版块发表了所有数据。他们提示这些有关PSD的蛋白质组的数据对于理解大脑特别有用，可与基因组帮助理解DNA的效力相媲美。

该研究小组的科学家也能够应用其对疾病的研究成果来证实人类行为的生物学基础。他们发现PSD中的蛋白对于诸如学习与记忆、情感与心境、社会行为与毒瘾和药物滥用等认知行为有着特别重要的意义。本研究发现为探索DNA变异影响人类行为的基本特征的具体机制提供更深层次的理解与洞察力。

研究小组检查了PSD蛋白在哺乳动物在千万年时间内进化的进化率。其结果出乎意表、极具魅力：他们发现了PSD蛋白比预料的进化速率要慢得多，从而揭示PSD在进化史上扮演的是一种极为保守的固步自封的角色。

Grant教授指出：“这些蛋白结构的保守性提示我们：由PSD控制的行为以及与之相关的疾病在近千万年内并没有改变多少。这也显示了啮齿动物的突触比我们原来想象要相似得多，从而指明：小鼠与大鼠模型对于研究人类大脑疾病而言是非常合适的。”

爱丁堡皇后医学研究院医学与兽医学学院的分子医学Moncrieff-Arnott 教授与执行院长Jonathan R Seckl教授说：“这一杰出的合作研究迈出了重要的一步，肯定可由此阐明许多主要的精神健康与神经疾病（在英国很普遍）的原因，也将指明开发治疗这些最能致残的疾病的相关疗法的新路子。”

本计划是“影响认知的基因的计划”的一部分，认知基因计划旨在理解行为与大脑疾病的分子基础。

本研究工作由威尔康信托、医学研究委员会、英格兰高等教育基金委员会、美尔威尔信托、欧洲分子生物学组织与欧盟提供支持。

参考文献：
?lex Bayés, Louie N van de Lagemaat, Mark O Collins, Mike D R Croning, Ian R Whittle, Jyoti S Choudhary, Seth G N Grant. Characterisation of the proteome, diseases and evolution of the human postsynaptic density. Nature Neuroscience, December 19, 2010 DOI: 10.1038/nn.2719

原英文报道地址：

http://www.sciencedaily.com/releases/2010/12/101219140817.htm